FR2474533A1 - HEAT-RESISTANT MECHANICAL PIECE AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME - Google Patents

HEAT-RESISTANT MECHANICAL PIECE AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME Download PDF

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Abstract

LA PIECE EST FAITE D'UNE PARTIE CENTRALE 2 EN MATERIAU RESISTANT A LA CHALEUR ET D'UNE COUCHE SUPERFICIELLE 1 FAITE D'UN MATERIAU COMPOSITE QUI Y EST PULVERISEE; LE MATERIAU COMPOSITE EST CONSTITUE D'UNE PART D'UN COMPOSANT D'ALLIAGE CONTENANT 1 A 12D'AL, DE PREFERENCE 3 A 8 D'AL, 10 A 30 DE CR, DE PETITES QUANTITES D'UN OU PLUSIEURS ELEMENTS TELS QUE SI, MN, CO, Y ET HF, LE RESTE ETANT DU FER, ET D'AUTRE PART D'UNE PETITE QUANTITE D'UN COMPOSANT DE TYPE OXYDE CONTENANT DEL'ALO ET EVENTUELLEMENT D'UN OU PLUSIEURS OXYDES DES AUTRES METAUX DU COMPOSANT D'ALLIAGE, LES PORES ET LE COMPOSANT DE TYPE OXYDE FORMANT DES REGIONS ALLONGEES ET ETROITES QUI RECOUVRENT OU ENTOURENT PARTIELLEMENT LE COMPOSANT D'ALLIAGE; ON APPLIQUE LA COUCHE SUPERFICIELLE PAR PULVERISATION PAR JET OU PAR ARC ELECTRIQUE AVEC UNE PETITE OXYDATION CONTROLEE. APPLICATION AUX AUBES OU AILETTES DE TURBINES.THE PART IS MADE OF A CENTRAL PART 2 OF HEAT-RESISTANT MATERIAL AND OF A SURFACE LAYER 1 MADE OF A COMPOSITE MATERIAL WHICH IS SPRAYED THEREIN; THE COMPOSITE MATERIAL IS CONSTITUTED OF ONE PART OF AN ALLOY COMPONENT CONTAINING 1 TO 12 AL, PREFERREDLY 3 TO 8 AL, 10 TO 30 CR, SMALL QUANTITIES OF ONE OR MORE ELEMENTS AS IF , MN, CO, Y AND HF, THE REST IS IRON, AND ON THE OTHER HAND OF A SMALL QUANTITY OF AN OXIDE-TYPE COMPONENT CONTAINING ALO AND POSSIBLY ONE OR MORE OXIDES OF THE OTHER METALS OF COMPONENT D 'THE ALLOY, THE PORES AND THE OXIDE-TYPE COMPONENT FORMING ELONGATED AND NARROW REGIONS WHICH COVER OR PARTIALLY SURROUND THE ALLOY COMPONENT; THE SURFACE COAT IS APPLIED BY JET SPRAYING OR BY ELECTRIC ARC WITH A SMALL CONTROLLED OXIDATION. APPLICATION TO BLADES OR TURBINE FINS.

Description

La présente invention concerne une pièce mécanique ré-The present invention relates to a mechanical part

sistant à la chaleur et un procédé de sa préparation.  heat-resistant and a process of its preparation.

Plus particulièrement, l'invention concerne une pièce  More particularly, the invention relates to a part

mécanique résistant à la chaleur, telle qu'une aube de turbi-  heat-resistant mechanics, such as a turbine blade

ne à gaz, une ailette ou similaires, destinée à être utilisée dans un environnement gazeux chaud, en particulier sous une  gas nozzle, fin or the like, for use in a hot gaseous environment, particularly in a

contrainte mécanique dynamique, et un procédé de sa prépara-  dynamic mechanical stress, and a process for its preparation

tion. Les pièces des turbines à gaz sont soumises, lors de 1' utilisation, à des contraintes extrêmement élevées dues d'une  tion. The parts of the gas turbines are subjected, in use, to extremely high stresses due to

part aux forces mécaniques provoquées par les pressions gazeu-  the mechanical forces caused by the gas pressures

ses élevées et les vitesses de rotation et d'autres part aux  its elevated and rotational speeds and other hand to

températures élevées qui varient rapidement. Le désir d'obte-  high temperatures that vary rapidly. The desire to obtain

nir un rendement toujours accru, nécessite que les matériaux  yield ever greater, requires that the materials

utilisés résistent à de telles contraintes et notamment résis-  used are resistant to such constraints and in particular

tent aux températures élevées, à la corrosion et à l'érosion.  at high temperatures, corrosion and erosion.

La résistance mécanique à température élevée des maté-  The high temperature mechanical resistance of the materials

riaux classiques à base d'acier, de nickel ou de cobalt, est fortement réduite à 850-9000C. Fondamentalement, on ne peut pas utiliser ces matériaux à des températures plus élevées  steel, nickel or cobalt, is greatly reduced to 850-9000C. Basically, these materials can not be used at higher temperatures

et il est impossible de les améliorer.  and it is impossible to improve them.

On a donc tenté d'autre façon d'obtenir un matériau utile à des températures plus élevées. On peut citer comme exemples de tels matériaux, les cermets qui sont des matériaux très réfractaires à base de métal et de céramique dont la phase de céramique est constituée essentiellement de carbures ou d' oxydes réfractaires. Egalement certains alliages de molybdène  Another attempt has therefore been made to obtain a useful material at higher temperatures. Examples of such materials are cermets, which are highly refractory materials based on metal and ceramic whose ceramic phase consists essentially of carbides or refractory oxides. Also some molybdenum alloys

conservent une résistance mécanique élevée jusqu'à 1 200'C.  maintain high mechanical strength up to 1200 ° C.

Cependant par nature les cermets sont fragiles et les allia-  However, by nature, cermets are fragile and allergy

ges de molybdènes ne résistent pas suffisamment à l'oxydation  molybdenum treatments are not sufficiently resistant to oxidation

et ne peuvent pas être améliorés par des techniques d'alliage.  and can not be improved by alloying techniques.

Pour résoudre le problème de l'obtention d'un matériau  To solve the problem of obtaining a material

ayant les propriétés désirées, on connaît un procédé qui con-  having the desired properties, a process is known which

siste à appliquer une couche protectrice à la surface, cette application pouvant être effectuée de diverses façons, par exemple par placage mécanique, diffusion, placage chimique,  it is possible to apply a protective layer to the surface, this application can be carried out in various ways, for example by mechanical plating, diffusion, chemical plating,

dépôt électrolytique, trempé, pulvérisation et émaillage.  electrolytic deposition, quenching, spraying and enameling.

Pour protéger les turbines à gaz contre les températures élevées, on a proposé de former des revêtements résistant aux températures élevées par pulvérisation, par exemple d'oxyde de zirconium. Selon l'article "ZrO2 coatings on NIMONIC alloys", de J.M. Nijpjes dans High Temperature Materials, 6 Plansee Seminar, 1968, p. 481, l'objectif visé est d'élever la température de fonctionnement d'une turbine à gaz indus- trielle d'environ 1 2000C à environl 400'C, pour accroître la puissance de cette turbine. Le matériaude base utilisé est du NIMONIC 115 (marque commerciale d'un alliage contenant 18%  To protect the gas turbines against high temperatures, it has been proposed to form high temperature resistant coatings by spraying, for example zirconium oxide. According to the article "ZrO2 coatings on NIMONIC alloys", by J.M. Nijpjes in High Temperature Materials, 6 Plansee Seminar, 1968, p. 481, the objective is to raise the operating temperature of an industrial gas turbine from about 2000C to about 400C to increase the power of this turbine. The basic material used is NIMONIC 115 (trademark of an alloy containing 18%

de chrome, 5,2% de molybdène, 2,3% de titane, 0,8% d'alumi-  of chromium, 5.2% of molybdenum, 2.3% of titanium, 0.8% of aluminum

nium, 38% de nickel, le reste étant du fer) qui est un des  nium, 38% nickel, the rest being iron) which is one of the

matériaux à base de nickel les plus robustes que l'on connais-  the strongest nickel-based materials we know

se. La température maximale possible avec cet alliage est de 1 0000C et par conséquent on doit le protéger lorsque la  is. The maximum temperature possible with this alloy is 1 0000C and therefore it must be protected when the

température est plus élevée. Pour cela, on applique par pul-  temperature is higher. For this purpose, we apply

vérisation, d'abord par plasma puis par jet, une couche d'oxy-  first, by plasma and then by jet, a layer of oxy-

de de zirconium épaisse d'environ 1 mm. Dans ce cas la poro-  thick zirconium of about 1 mm. In this case the poro-

sité de la couche pulvérisée par jet est nettement supérieure à celle de la couche pulvérisée par plasma. L'auteur indique qu'un revêtement de zirconium épais de 1 mm permet de réaliser des turbines à gaz fonctionnant avec une température d'entrée comprise entre 1 2000C et 1 4000C, mais des problèmes dus à la rugosité superficielle et à la porosité de la couche d'  The size of the jet spray layer is significantly higher than that of the plasma sprayed layer. The author indicates that a 1 mm thick zirconium coating makes it possible to produce gas turbines operating with an inlet temperature of between 1 2000C and 1 4000C, but problems due to the surface roughness and the porosity of the layer of

oxyde se posent.oxide arise.

Dans la même référence, page 803, "Corrosion resistant coating for refractory metals and super-alloys", J.D. Gadd indique entre autres la diffusion en caisse sous vide d'un aluminure dans des alliages à base de nickel. Pendant cette  In the same reference, page 803, "Corrosion resistant coating for refractory metals and super-alloys", J. D. Gadd indicates inter alia the vacuum crate diffusion of an aluminide in nickel-based alloys. During this

opération il se forme essentiellement une phase f de NiAl.  operation it essentially forms a phase f of NiAl.

Un autre procédé pour revêtir une aube de turbine est le revêtement sous vide etce procédé est également décrit dans la référence précitée page 854 par A.M. Shroff sous le titre "Vapor déposition of refractory metals". Les couches appliquées selon ce procédé sont très minces mais d'autre part elles ont une densité élevée de 98,5 à 99% de la densité  Another method for coating a turbine blade is vacuum coating and this process is also described in the aforementioned reference 854 by A. M. Shroff under the title "Vapor deposition of refractory metals". The layers applied according to this process are very thin but on the other hand they have a high density of 98.5 to 99% of the density

théorique et on peut les rendre étanches aux gaz.  theoretical and can be made gastight.

La formation par revêtement sous vide de couches super-  Vacuum coating formation of superimposed

ficielles minces est également décrite dans la publication de  thin software is also described in the publication of

brevet suédois n' 345 146 du 15 mai 1972. Dans ce cas la cou-  Swedish patent No 345 146 of 15 May 1972. In this case the

che superficielle est constituée de 20 à 50% de chrome, 10 à % d'aluminium, 0,03 à 2% d'yttrium (ou d'un ou plusieurs  surface area consists of 20 to 50% chromium, 10 to% aluminum, 0.03 to 2% yttrium (or one or more

des métaux des terres rares), le reste étant du fer. L'épais-  rare earth metals), the rest being iron. The thick-

seur de la couche est très faible (environ 0,07 mm) et par  the layer is very small (about 0.07 mm) and

conséquent la couche superficielle ne peut pas toujours assu-  therefore the surface layer can not always ensure

rer une résistance suffisante au choc thermique à la pièce mé-  to provide sufficient thermal shock resistance to the

canique revêtue. De plus l'aluminium de la couche superficiel-  canic coated. In addition, the aluminum of the surface layer

le a tendance à diffuser dans la matière de base, si bien que le revêtement d'oxyde protecteur disparaît. Pour que la durée de vie soit acceptable, le pourcentage d'aluminium doit donc être d'au moins 10% en poids et de préférence avoir une valeur  tends to diffuse into the base material, so that the protective oxide coating disappears. So that the service life is acceptable, the percentage of aluminum must be at least 10% by weight and preferably have a value

supérieure telle que 12 à 14%.higher than 12 to 14%.

Au contaire, l'invention concerne l'application d'une  In contrast, the invention relates to the application of a

couche protectrice par pulvérisation thermique. On a précédem-  protective layer by thermal spraying. We have previously

ment proposé de pulvériser une couche ayant pour composition Ni-Cr-B, NiSi-B ou Al-Si-Cr. Ces couches protectrices sont bien sûr ductiles et elles résistent aux chocs mécaniques  proposed to spray a layer having the composition Ni-Cr-B, NiSi-B or Al-Si-Cr. These protective layers are of course ductile and they are resistant to mechanical shock

mais elles ont une faible résistance aux cycles thermiques.  but they have a low resistance to thermal cycling.

Les couches ont également une faible résistance à l'érosion mais elles peuvent résister à l'oxydation jusqu'à au moins  The layers also have low erosion resistance but they can withstand oxidation up to at least

1 000- 1 1000C.1000-1000C.

La demande de brevet publiée n0 2 842 848 en République  Published Patent Application No. 2,842,848 in the United States

Fédérale d'Allemagne suggère de plus pour accroître la résis-  Federal Republic of Germany suggests further to increase the resistance

tance à l'oxydation des super-alliages, de pulvériser un revô-  oxidation of superalloys, to spray a coating

tement ayant pour composition M-Cr-Al-Y, o M est un élément choisi parmi le nickel, le cobalt et le fer et qui contient de préférence 10 à 40% de chrome, 8 à 30% d'aluminium, 0,01 à % d'yttrium et o 5 à 85% de particules de carbure de chrome sont dispersées. Un revêtement appliqué par pulvérisation par  wherein the composition is M-Cr-Al-Y, wherein M is a member selected from nickel, cobalt and iron and which preferably contains 10 to 40% chromium, 8 to 30% aluminum, 0.01 Yttrium% and 5 to 85% chromium carbide particles are dispersed. A spray applied coating

plasma a résisté pendant 500 heures à 9270C sans aucune fissu-  plasma has withstood 500 hours at 9270C without any cracking

ration. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 145 481 dé-  ration. U.S. Patent No. 4,145,481 discloses

crit un revêtement convenant par exemple pour les turbines à gaz qui est obtenu par pressage isostatique à chaud. Dans ce cas également on applique par pulvérisation par plasma une  written a suitable coating for example for gas turbines which is obtained by hot isostatic pressing. In this case also, plasma spraying is applied

couche ayant pour composition Co-Cr-Al-Y.  layer having the composition Co-Cr-Al-Y.

L'invention a pour objet l'obtention d'une couche super-  The object of the invention is to obtain a super-layer

ficielle convenant à des pièces mécaniques et un procédé pour  suitable for mechanical parts and a method for

fabriquer de telles pièces de façon à assurer une bonne résis-  manufacture such parts so as to ensure a good resistance

tance aux températures élevées, même dans le cas de variations  at high temperatures, even in the case of

importantes de la température, une bonne résistance à l'oxyda-  temperature, good resistance to oxidation,

tion et à l'érosion même en présence de gaz très corrosifs et une excellente résistance mécanique en présence de charges  erosion even in the presence of highly corrosive gases and excellent mechanical resistance in the presence of

statiques ou dynamiques en particulier de vibrations importan-  static or dynamic, in particular

tes. 3 La pièce mécanique de l'invention est constituée d'une partie centrale faite d'un matériau résistant à la chaleur et  your. The mechanical part of the invention consists of a central part made of a material resistant to heat and

d'une couche superficielle pulvérisée sur cette partie cen-  a superficial layer sprayed on this central part

trale et essentiellement constituée d'un alliage Fe-Cr-Al, la  and consisting essentially of a Fe-Cr-Al alloy, the

caractéristique de l'invention étant que-la couche superfi-  characteristic of the invention being that the superficial layer

cielle est formée d'un matériau composite dont la nature est  is composed of a composite material the nature of which is

définie dans la partie caractéristique de la revendication 1.  defined in the characteristic part of claim 1.

D'autres caractéristiques appropriées figurent dans les reven-  Other relevant features are contained in the

dications 2 à 6.2 to 6.

De plus, comme le montrent les revendications 7 à 10,on  In addition, as shown in claims 7 to 10,

prépare de préférence la pièce mécanique de l'invention par pulvérisation par jet ou par arc électrique d'un alliage de  preferably, the mechanical part of the invention is prepared by jet or electric arc spraying of an alloy of

composition particulière de préférence sous forme d'un fil.  particular composition preferably in the form of a yarn.

On peut accroître encore la résistance à la corrosion par un traitement mécanique ultérieur de la couche superficielle par  The corrosion resistance can be further increased by subsequent mechanical treatment of the surface layer by

exemple par moulage ou polissage.example by molding or polishing.

Le matériau composite formant la couche superficielle  The composite material forming the surface layer

est constitué d'un composant d'alliage et d'une petite quan-  consists of an alloy component and a small quantity

tité d'un-composant de type oxyde. Le composant d'alliage con-  one-component oxide type. The alloy component

tient (en poids) 1 à 12% d'aluminium etde préférence 3 à 8% d'aluminium, 10 à 30% de chrome, de petites quantités d'un ou plusieurs éléments choisis parmi le silicium, le manganèse,  contains (by weight) 1 to 12% aluminum and preferably 3 to 8% aluminum, 10 to 30% chromium, small amounts of one or more elements selected from silicon, manganese,

le cobalt, l'yttrium et l'hafnium, le reste étant du fer, tan-  cobalt, yttrium and hafnium, the rest being iron, tan

dis que le composant de type oxyde contient de l'oxyde d'alu-  say that the oxide component contains aluminum oxide

minium (A1203) et éventuellement un ou plusieurs oxydes des  minium (A1203) and optionally one or more oxides of

autres métaux du composant d'alliage.  other metals of the alloying component.

La teneur en oxydes de la couche superficielle ne doit pas dépasser environ 5% en volume et la porosité de la couche  The oxide content of the surface layer should not exceed about 5% by volume and the porosity of the layer

superficielle ne doit pas dépasser 8% et de préférence 1 à 4%.  shall not exceed 8% and preferably 1 to 4%.

La structure de la couche superficielle apparaît sur la figure unique annexée qui est une microphotographie montrant une couche composite 1 pulvérisée sur une partie centrale 2 constituée d'un alliage Fe-Cr-Ni (grossissement environ 120 fois). Les pores et le composant de type oxyde dans la-couche  The structure of the surface layer appears in the attached single figure which is a photomicrograph showing a composite layer 1 sprayed on a central portion 2 made of a Fe-Cr-Ni alloy (magnification about 120 times). The pores and the oxide-like component in the layer

superficielle forment des régions étroites allongées et ondu-  surface areas form elongated and undulating

lées (correspondant aux traits noirs de la figure) qui s'éten-  (corresponding to the black lines of the figure)

dent essentiellement parallèlement à l'interface (ou à la sur-  essentially parallel to the interface (or

face de la couche), de façon à recouvrir ou entourer partiel-  face of the diaper), so as to overlap or partially enclose

lement le composant d'alliage. L'épaisseur des régions est au maximum de 2 pim et elle est normalement d'environ 0,1 à 0,5 Pm.  the alloy component. The thickness of the regions is at most 2 μm and is normally about 0.1 to 0.5 μm.

A ce jour, on a cherché à réaliser des couches superfi-  To date, attempts have been made to produce superficial layers

cielles très minces lors du revêtement des aubes de turbine  very thin shafts when coating turbine blades

à gaz avec des alliages de type Fe-Cr-Al, par exemple par re-  with Fe-Cr-Al type alloys, for example by means of

vêtement sous vide. Cependant selon l'invention on suggère de  vacuum garment. However according to the invention it is suggested to

pulvériser la couche superficielle protectrice sur une épais-  spray the protective superficial layer over a thick layer

seur relativement importante, c'est-à-dire d'au moins 0,15 mm, en particulier de 0,3 à 3,0 mm (épaisseur résiduelle après un traitement mécanique éventuel). On réalise ainsi un écran  it is relatively large, ie at least 0.15 mm, in particular from 0.3 to 3.0 mm (residual thickness after a possible mechanical treatment). This produces a screen

thermique car la couche superficielle a une conductivité ther-  because the surface layer has a thermal conductivity

mique inférieure à celle de l'alliage résistant à la chaleur qui constitue normalement la partie centrale et qui est par  lower than that of the heat-resistant alloy which normally constitutes the central part and which is

exemple un acier-au chrome (13% de chrome), un acier nickel-  example a steel-chromium (13% chromium), a steel nickel-

chrome (18% de chrome, 8% de nickel), un des alliages connus sous les noms commerciaux suivants: NIMONIC 75, HASTELLOY X, INCONEL 600, INCOLOY 800 et des matériaux semblables. L'écran thermique protège la partie centrale contre les températures excessives et surtout contre les chocs thermiques. L'écran thermique amortit les variations brusques de températures ce qui permet de mieux éviter la fissuration provoquée par les  chromium (18% chromium, 8% nickel), one of the alloys known under the following trade names: NIMONIC 75, HASTELLOY X, INCONEL 600, INCOLOY 800 and similar materials. The heat shield protects the central part against excessive temperatures and especially against thermal shocks. The heat shield dampens sudden changes in temperature which helps to prevent cracking caused by

chocs thermiques. L'écran thermique est particulièrement effi-  thermal shocks. The heat shield is particularly effective

cace car la conductivité thermique de la couche superficielle  because the thermal conductivity of the surface layer

est plus faible transversalement à la surface que parallèle-  is weaker transversely to the surface than parallel-

ment à celle-ci, par suite de la structure ondulée de la cou-  as a result of the undulating structure of the

che superficielle composite qui la rend anisotrope (voir la microphotographie). Une couche superficielle assez épaisse selon l'invention a également un bon pouvoir d'absorption des vibrations et par  superficial composite that makes it anisotropic (see microphotography). A rather thick surface layer according to the invention also has a good vibration absorption capacity and by

conséquent la résistance mécanique dynamique est encore amé-  therefore the dynamic mechanical strength is still

liorée. L'effet d'insonorisation est également très bon.  liorée. The soundproofing effect is also very good.

On effectue l'opération de pulvérisation selon un pro-  The spraying operation is carried out according to a

cédé connu en soi par exemple avec un appareil de pulvérisa-  known per se for example with a spraying apparatus

tion par jet ou de pulvérisation par arc électrique, comme  jet or electric arc spraying, as

précédemment décrit dans le brevet suédois n0 7807523-1.  previously described in Swedish Patent No. 7807523-1.

Selon l'invention on utilise de préférence un fil ayant la composition précitée du composant d'alliage. On effectue  According to the invention, a wire having the aforementioned composition of the alloying component is preferably used. We perform

l'opération de pulvérisation avec une faible oxydation con-  the spraying operation with low oxidation

trôlée en utilisant par exemple de l'argon comme gaz d'atomi-  controlled by using for example argon as atomic gas.

sation. Le matériau composite et les régions précitées qui en-  tion. The composite material and the aforementioned regions which

tourent partiellement les grains d'alliage se forment sponta-  partially rotate the alloy grains form spontaneously

nément. Le diamètre du fil est de 1,5 à 5 mm et de préférence de 2,0 à 2, 5 mm et on choisit la valeur particulière selon  ously. The diameter of the wire is from 1.5 to 5 mm and preferably from 2.0 to 2.5 mm and the particular value is chosen according to

l'épaisseur désirée de la couche.  the desired thickness of the layer.

Si la pièce mécanique doit être exposée à des températu-  If the mechanical part must be exposed to temperatures

res très élevées, on doit soumettre à un traitement mécani-  very high levels, it should be mechanically

que la couche superficielle formée par pulvérisation pour ob-  the surface layer formed by spraying to obtain

tenir une surface aussi lisse que possible. On peut effectuer  keep a surface as smooth as possible. We can perform

ce traitement par meulage ou par polissage et l'épaisseur éli-  this treatment by grinding or polishing and the thickness eli-

minée est normalement d'environ 0,2 à 0,3 mm. Comme précédem-  It is normally about 0.2 to 0.3 mm thick. As before

ment indiqué, l'épaisseur résiduelle de la couche doit être  indicated, the residual thickness of the layer must be

d'au moins 0,15 mm. Par suite de l'amélioration du poli super-  at least 0.15 mm. As a result of the improved super polish

ficiel, correspondant à une rugosité maximale RA5, on obtient une très bonne résistance à la corrosion et à l'érosion. La  fective, corresponding to a maximum roughness RA5, one obtains a very good resistance to corrosion and erosion. The

dureté de la couche est d'environ 230 HB.  hardness of the layer is about 230 HB.

Pour obtenir une adhérence suffisante entre la partie centrale et la couche superficielle, il est nécessaire dans certains cas de pulvériser tout d'abord sur la partie centrale une couche d'union très mince, par exemple en nickel-aluminium  To obtain sufficient adhesion between the central part and the surface layer, it is necessary in certain cases to spray first on the central part a very thin union layer, for example nickel-aluminum

ou en cuivre, et de n'appliquer qu'ensuite la couche superfi-  or copper, and then apply only the outer layer

cielle composite. Ce type de couche d'union ou de couche in-  composite sky. This type of union layer or inner layer

termédiaire sert également à éviter la diffusion, par exemple de l'azote et de l'aluminium, entre la couche superficielle et  The intermediate is also used to prevent diffusion, for example nitrogen and aluminum, between the surface layer and

la partie centrale. Dans le cas o la différence des coeffi-  the central part. In the case where the difference in the coefficients

cients de dilatation thermique entre la partie centrale et la couche superficielle composite est relativement importante, il peut également être approprié d'appliquer au moins une-couche  thermal expansion between the central part and the composite surface layer is relatively important, it may also be appropriate to apply at least one layer

intermédiaire pour obtenir une bonne transition entre le maté-  intermediary to obtain a good transition between

riau sous-jacent et le matériau de revêtement. Dans l'exemple  underlying material and the coating material. In the example

illustré, les coefficients de dilatation thermique de la par-  illustrated, the coefficients of thermal expansion of the

tie centrale et de la couche superficielle ont environ la même importance à savoir respectivement 19 x 10 6C et 14 x 10 8gC  The central and superficial layers have approximately the same importance, ie 19 x 10 6C and 14 x 10 8gC respectively.

et pour cette raison une couche intermédiaire n'est pas né-  and for this reason an intermediate layer is not needed.

cessaire. On a constaté que les éléments revêtus selon l'invention résistent à la corrosion dans une atmosphère oxydante à des températures atteignant environ 1 350'C. En plus des aubes de turbines à gaz, on peut utiliser le revêtement dans diverses applications. Des essais pratiques ont donné des résultats  necessary. The coated elements according to the invention have been found to resist corrosion in an oxidizing atmosphere at temperatures up to about 1350 ° C. In addition to gas turbine blades, the coating can be used in a variety of applications. Practical tests yielded results

satisfaisants dans le cas de revêtements des chambres de com-  satisfactory in the case of coverings of chambers of com-

bustion des moteurs à combustion interne, de couches protec-  combustion of internal combustion engines, protective layers

trices sur des électrodes en molybdène et de couches de pro-  on molybdenum electrodes and

tection contre la corrosion des aubes de ventilateur dans des fours. On a également étudié le matériau dans la chaudière d' une centrale à vapeur en exposant la couche superficielle à une température d'environ 800 à 9000C pendant 7 000 heures dans une atmosphère contenant 1 000 ppm de SO2. La profondeur  protection against corrosion of fan blades in furnaces. The material in the boiler of a steam plant was also studied by exposing the surface layer at a temperature of about 800 to 9000C for 7000 hours in an atmosphere containing 1000 ppm of SO2. The depth

de la corrosion de la surface n'a été que de 50 pim.  surface corrosion was only 50 pim.

Comme substrat de la couche superficielle, on peut utili-  As a substrate of the superficial layer, it is possible to use

ser divers matériaux métalliques par exemple de l'acier doux,  a variety of metallic materials, for example mild steel,

du molybdène, de l'acier au chrome, de l'acier au chrome-  molybdenum, chrome steel, chromium steel,

nickel ainsi que les matériaux commercialisés sous les noms suivants: KANTHAL, NIKROTHAL, KANTHAL SUPER, INCOLOY, HASTELLOY, INVAR, NIMONIC, INCONEL, etc.  nickel as well as the materials marketed under the following names: KANTHAL, NIKROTHAL, SUPER KANTHAL, INCOLOY, HASTELLOY, INVAR, NIMONIC, INCONEL, etc.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Pièce mécanique résistant à la chaleur, par exemple aube ou ailette de turbine à gaz ou similaires, destinée à  1. Heat resistant mechanical part, for example blade or gas turbine blade or the like, intended for être utilisée dans un environnement gazeux chaud, en particu-  be used in a hot gaseous environment, in particular lier avec une contrainte mécanique dynamique, constituée d'une partie centrale faite d'un matériau résistant à la chaleur,  to bind with a dynamic mechanical stress, consisting of a central part made of a material resistant to heat, éventuellement d'au moins une.couche intermédiaire et d'une-  possibly at least one intermediate layer and one - couche superficielle appliquée par pulvérisation et constituée essentiellement d'un alliage Fe-Cr-Al, caractérisée en ce que  spray-applied surface layer consisting essentially of a Fe-Cr-Al alloy, characterized in that la couche superficielle est constituée d'un matériau composi-  the surface layer consists of a composite material te ayant une porosité d'au plus 8% en volume et constitué d'  having a porosity of not more than 8% by volume and consisting of une part d'un composant d'alliage contenant 1 à 12% d'alumi-  a part of an alloy component containing 1 to 12% aluminum nium, de préférence 3 à 8% d'aluminium, 10 à 30% de chrome, de petites quantités d'un ou plusieurs éléments du groupe constitué par le silicium, le manganèse, le cobalt, l'yttrium et l'hafnium, le reste étant du fer, et d'autre part d'une petite quantité d'un composant de type oxyde contenant de 1' oxyde d'aluminium (A1203) et éventuellement également un ou plusieurs oxydes des autres métaux du composant d'alliage, les  nium, preferably 3 to 8% of aluminum, 10 to 30% of chromium, small amounts of one or more of the group consisting of silicon, manganese, cobalt, yttrium and hafnium, the remainder being iron, and on the other hand a small amount of an oxide-type component containing aluminum oxide (Al 2 O 3) and optionally also one or more oxides of the other metals of the alloy component, the pores et le composant de type oxyde formant des régions.allon-  pores and the oxide-like component forming regions. gées et étroites couvrant ou entourant partiellement le compo-  narrow or narrowly covering or surrounding the sant d'alliage.alloy. 2. Pièce mécanique selon-la revendication 1, caractérisée  2. Mechanical part according to claim 1, characterized en ce que les régions sont ondulées et ont une direction prin-  in that the regions are undulating and have a primary direction cipale pratiquement parallèle à la surface de la couche super-  almost parallel to the surface of the superimposed ficielle.ficial. 3. Piècè mécanique selon l'une des revendications 1 ou 2,  3. Mechanical component according to one of claims 1 or 2, caractérisée en ce que la teneur en oxydes de la couche super-  characterized in that the oxide content of the superimposed ficielle est d'au plus 5% en volume.  is not more than 5% by volume. 4. Pièce mécanique selon l'une quelconque des revendica-.  4. Mechanical part according to any one of revendica-. tions précédentes, caractérisée en ce que la porosité de-la  tions, characterized in that the porosity of the couche superficielle est de 1 à 4% en volume.  superficial layer is 1 to 4% by volume. 5. Pièce mécanique selon l'une quelconque des-revendica-  5. Mechanical part according to any one of the claims tions précédentes, caractérisée en ce que l'épaisseur de-la couche superficielle est d'au moins 0,15 mm. =  the thickness of the surface layer is at least 0.15 mm. = 6. Pièce mécanique selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'épaisseur de la couche superficielle est comprise6. Mechanical part according to claim 5, characterized in that the thickness of the surface layer is included entre 0,3 et 3,0 mm.between 0.3 and 3.0 mm. 7. Procédé pour préparer une pièce mécanique, en particu-  7. Process for preparing a mechanical part, in particular lier une aube ou une ailette de turbine à gaz ou similaires, destinée à être utilisée dans un environnement gazeux chaud, en particulier avec une contrainte mécanique dynamique, selon lequel on produit la pièce mécanique par pulvérisation d'une couche superficielle, constituée principalement d'un alliage Fe-Cr-Al sur une partie centrale constituée d'un matériau  bonding a blade or blade of a gas turbine or the like, for use in a hot gaseous environment, in particular with dynamic mechanical stress, wherein the mechanical part is produced by spraying a surface layer consisting mainly of a Fe-Cr-Al alloy on a central part made of a material résistant à la chaleur, éventuellement avec au moins une cou-  resistant to heat, possibly with at least one che intermédiaire, caractérisé en ce qu'on effectue la pulvé-  medium, characterized in that the pulverulent risation de la couche superficielle par pulvérisation par jet ou pulvérisation par arc électrique d'un alliage composé de 1 à 12% d'aluminium, de préférence de 3 à 8% d'aluminium, de à 30% de chrome, de petites quantités d'un ou plusieurs éléments du groupe constitué par le silicium, le manganèse,  of the surface layer by spraying or arc-spraying an alloy of 1 to 12% aluminum, preferably 3 to 8% aluminum, 30% chromium, small amounts of one or more members of the group consisting of silicon, manganese, le cobalt, l'yttrium et l'hafnium, le reste étant du fer, cet-  cobalt, yttrium and hafnium, the rest being iron, this te opération de pulvérisation étant effectuée avec une petite  the spray operation being carried out with a small oxydation contrôlée pour former une couche superficielle com-  controlled oxidation to form a surface layer portant au plus 8% en volume de pores et contenant d'une part un composant d'alliage ayant ladite composition et d'autre  carrying not more than 8% by volume of pores and containing firstly an alloying component having said composition and other part une petite quantité d'un composant de type oxyde consti-  a small amount of a constituent oxide component tué d'oxyde d'aluminium (A1203) et éventuellement d'un ou plu-  aluminum oxide (A1203) and possibly one or more sieurs oxydes des autres métaux du composant d'alliage et en  oxides of other metals of the alloying ce que les pores et le composant de type oxyde forment des ré-  what the pores and the oxide component form gions allongées et étroites qui recouvrent ou entourent par-  elongated and narrow limbs covering or surrounding tiellement le composant d'alliage.the alloy component. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce  8. Process according to claim 7, characterized in that que l'alliage est apporté sous forme d'un fil.  that the alloy is brought in the form of a wire. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le diamètre du fil est de 1 à 5 mm, en particulier de 2,0  9. Method according to claim 8, characterized in that the wire diameter is 1 to 5 mm, in particular 2.0 à 2,5 mm.at 2.5 mm. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7  10. Process according to any one of claims 7 à 9, caractérisé en ce qu'après l'opération de pulvérisation on soumet la surface de la couche superficielle à une finition  at 9, characterized in that after the spraying operation the surface of the surface layer is subjected to a finishing pour accroître le poli.to increase polish.
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